"Procédé de production d'énergie" "Procédé de production d'énergie"
La présente invention est relative à un procédé de production d'énergie mécanique ou d'énergie électrique, dans lequel on utilise une turbine à gaz pour la conversion de l'énegie chimique existant dans un combustible.
Lorsqu'on utilise un fluide actif dans un moteur en vue de produire de l'énergie mécanique ou de l'énergie électrique au départ de l'énergie chimique contenue dans un combustible, le fluide actif est mis sous pression et, après combustion du combustible, l'énergie ainsi libérée du combustible est absorbée dans le fluide actif. Le fluide actif comportant l'énergie absorbée est ensuite soumis à expansion pour produire de l'énergie mécanique qui peut à son tour être utilisée pour entraîner une génératrice en vue de la production de l'énergie électrique. L'énergie non convertie est rejetée sous la forme de chaleur qui peut être récupérée et utilisée. Le rendement du moteur est à son maximum lorsque la température du fluide actif pénétrant dans l'étage d'expansion est également à son maximum.
Dans le cas de turbines à gaz, on utilise une compression d'air pour la phase de mise sous pression, et la combustion directe du combustible dans l'air comprimé constitue la phase d'addition d'énergie. L'expansion dans la turbine produit l'énergie mécanique et la chaleur non convertie est emmenée par l'échappement de la turbine. Le rendement de la turbine à gaz est à son maximum lorsque la température de combustion ellemême est maximale, et ceci se produit lorsque le combustible est brûlé en présence de l'air sous pression sous des conditions stoechiométriques, c'est-à-dire lorsqu'une quantité suffisante d'air est présente pour terminer la combustion mais sans excès quelconque.
Lorsqu'une huile combustible est brûlée avec de l'air sous des conditions stoechiométriques, la température résultante est toutefois d'environ 2205[deg.]C, ce qui dépasse les limites métallurgiques de la turbine. Il en résulte qu'il est nécessaire d'utiliser un excès important d'air dans la phase de combustion, qui agit comme diluant thermique et réduit la température des produits de combustion à environ 1093[deg.]C. La nécessité d'utiliser un excès important d'air sous pression crée à son tour une charge parasite importante sur le système, puisqu'une compression de l'air nécessite de l'énergie mécanique et réduit ainsi la puissance globale produite par le système, en réduisant aussi le rendement global de celui-ci.
Un autre désavantage des cycles des turbines à gaz existantes est que la phase de mise sous pression exige une compression de l'air. La compression d'un gaz est très inefficace puisqu'il faut de l'énergie mécanique qui est la forme la plus élevée d'énergie et se dégrade en énergie thermique. L'énergie mécanique nécessitée pour la compression de l'air pourrait être réduite en utilisant un refroidissement entre étages, c'est-à-dire en refroidissant la température de l'air comprimé entre les étages successifs d'un processus de compression à plusieurs étages. Toutefois, du point de vue du rendement global du cycle, on ne peut utiliser avantageusement un refroidissement entre étages que si la chaleur retirée de l'air comprimé dans le système de refroidissement intermédiaire peut être efficacement récupérée et utilisée.
Si la chaleur est simplement rejetée à l'atmosphère, le rendement global du cycle est en fait diminué, puisqu'il faut une consommation d'une quantité supplémentaire de combustible pour compenser l'énergie perdue à travers le système de refroidissement intermédiaire. En conséquence, plutôt que de rejeter simplement la chaleur, en pratique industrielle l'exigence d'une puissance élevée pour le compresseur a été tolérée tout en conservant la chaleur dans le courant d'air comprimé.
En outre, à la lumière des limitations précédentes, il est très désirable d'utiliser un turbo-moteur à gaz, car il est capable de fonctionner à la température la plus élevée des moteurs utilisant un fluide actif pour convertir de l'énergie chimique existant dans un combustible en énergie mécanique. Toutefois, du fait de la haute température d'échappement qui est inhérente à un turbo-moteur à gaz, le rendement du cycle est limité et il en résulte que l'échappement du moteur est utilisé comme source de chaleur pour faire fonctionner un autre moteur, tel qu'une turbine à vapeur, pour augmenter le rendement global de l'utilisation du combustible. Un tel système est appelé système cyclique mixte ou combiné et est largement utilisé dans l'industrie.
Une autre utilisation de l'énergie contenue dans l'échappement d'une turbine à gaz consiste à augmenter la vapeur surchauffée qui est réinjectée dans la chambre de combustion de la turbine à gaz, par exemple suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique no.
3.978.661. Une autre méthode encore consiste à préchauffer l'air quittant le compresseur en utilisant l'échappement du moteur et à utiliser simultanément le refroi-dissement entre étages durant la compression (voir Kent's Mechanical Engineers Handbook, 1950). Ces systèmes montrent des rendements globaux plus élevés en ce qui concerne l'utilisation de l'énergie chimique contenue dans un combustible, mais, comme on l'expliquera par la suite, ils sont de façon inhérente moins efficaces que le procédé de la présente invention.
Un cycle combiné ne peut pas tirer parti du refroidissement intermédiaire du compresseur à air, puisque la température de la chaleur rejetée dans le système de refroidissement intermédiaire du compresseur est trop faible pour être récupérée en vue d'une utilisation efficace, par exemple pour la production de vapeur d'eau. Une petite partie de cette chaleur peut être récupérée pour le préchauffage de l'eau d'alimentation à une chaudière, comme décrit par Agnet dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no.3.335.565, mais ceci a pour résultat qu'une plus grande quantité de chaleur est rejetée avec les gaz et ne donne que peu, s'il y en a, d'augmentation nette dans la récupération de chaleur ou le rendement du cycle. Récemment, on a proposé une injection directe d'eau dans le courant d'air à titre de moyen de refroidissement intermédiaire.
Toutefois, il y a deux désavantages à agir de la sorte. Un désavantage est que la température de l'air quittant la phase de refroidissement intermédiaire est limitée par le point de rosée de l'air saturé. En outre, par l'injection directe d'eau dans l'air dans le système de refroidissement intermédiaire, la vapeur d'eau ajoutée qui sert de diluant thermique doit être comprimée dans les étages successifs suivant le système de refroidissement intermédiaire, ce qui exclut d'assurer le plein avantage de la substitution de vapeur d'eau à titre de moyen permettant d'économiser l'énergie de compression.
Foote, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no.2.869.324, a décrit la vaporisation d'eau dans l'air comprimé après chauffage à la fois de l'air et de l'eau. Toutefois, ce moyen de vaporisation exige un niveau plus élevé de température pour atteindre un chargement utile de l'air en humidité, puisque l'air et l'eau quittent le système de vaporisation en équilibre entre eux. Cette méthode de vaporisation d'eau est moins efficace que la présente invention qui peut tirer avantage de l'air pénétrant dans l'appareil saturateur à de basses températures.
Le cycle de vapeur a une irréversibilité élevée inhérente puisque la vaporisation d'eau (production de vapeur) se produit à une température constante, tandis que la libération de chaleur se produit à des températures variables. Le diagramme de la Figure 1 montre la courbe de libération de chaleur et la ligne de vaporisation d'eau.
L'ordonnée donne la température et l'abscisse la chaleur cumulation. La ligne 1 est la courbe de libération de chaleur, la ligne 2 est la ligne de vaporisation d'eau pour l'irréversibilité minimale et la ligne 3 est la ligne de vaporisation d'eau (production de vapeur). Comme on peut le voir sur ce diagramme, avec la production de vapeur, une petite différence de température entre la source de chaleur et le fluide absorbant la chaleur ne peut pas être maintenue, ce qui mène à une irréversibilité élevée dans le système et, de ce fait, à un plus faible rendement.
Une installation à cycle combiné est également coûteuse car elle exige un turbo-générateur de vapeur supplémentaire, des collecteurs de vapeur, un condenseur par surface pour la condensation de l'échappement de la turbine à vapeur, et des tours de réfrigé-ration pour rejeter la chaleur depuis le condenseur par surface vers l'atmosphère.
Un cycle à injection de vapeur ne peut pas tirer plein parti du refroidissement intermédiaire du compresseur d'air pour les mêmes raisons que celles données pour un cycle combiné. En outre, ce cycle suppose la production de vapeur et, de ce fait, la même irréversibilité lui est associée que celle décrite pour un cycle combiné, bien qu'il y ait élimination du turbo-générateur de vapeur, du condenseur par surface et des tours de réfrigération, et une réduction de la charge parasite de compression d'air par remplacement d'une certaine quantité de l'air par de la vapeur d'eau. Ceci constitue une amélioration par rapport au cycle à injection d'eau décrit dans NASA Report No.
TR-981 intitulé "Theoretical Analysis of Various Thrust-Augumentation Cycles for Turbojet Engines", de B.L.Lundin, 1950, où de l'eau est injectée sous forme liquide directement dans la chambre de combustion. L'eau injectée remplace une certaine quantité de l'air diluant mais une irréversibilité énorme lui est associée. La vaporisation de l'eau liquide dans la chambre de combustion utilise de l'énergie provenant du combustible à la température la plus élevée, ce qui a pour résultat une réduction globale du rendement. En outre, avec le cycle à injection d'eau, la chaleur disponible en provenance de l'échappement de la turbine reste encore à utiliser.
La chaleur utilisée pour la production de vapeur dans un cycle à injection de vapeur est d'une qualité beaucoup plus élevée, à savoir le niveau de température, que ce n'est désirable. A titre d'exemple, normalement pour une turbine à gaz fonctionnant à un taux de compression de 11, la pression de vapeur nécessaire pour l'injection devrait être d'au moins 1,378 MPa. La température de saturation correspondante de la vapeur d'eau est de 194,4[deg.]C. Ceci exige qu'une source de chaleur soit disponible à des températures beaucoup plus élevées, et on peut utiliser de la chaleur ne descendant que jusqu'à 215[deg.]C pour éviter des marges déraisonnables de températures.
Le cycle de récupération à refroidissement intermédiaire utilise un tel refroidissement intermédiaire durant la phase de compression d'air et de l'air comprimé préchauffé en utilisant l'échappement de la turbine avant que l'air pénètre dans la chambre de combustion. Le taux de compression optimum pour ce cycle est d'environ 6 à 7. La chaleur libérée dans le système de refroidissement intermédiaire est totalement perdue à l'atmosphère. En outre, la température des gaz quittant le préchauffeur d'air est d'environ 260[deg.]C et la chaleur contenue dans ces gaz est totalement gaspillée. La totalité du diluant thermique est comprimée, ce qui mène à une charge parasite importante ayant pour résultat un mauvais rendement global du système.
La présente invention prévoit donc un procédé de production d'énergie mécanique ou d'énergie électrique au départ d'un combustible, en utilisant une turbine à gaz dans laquelle une partie ou la totalité de l'excès de l'air que l'on utilise comme diluant thermique et fluide actif est remplacé par de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau est introduite dans le système d'une manière très efficace par pompage sous forme d'un liquide que l'on fait suivre par une vaporisation à base température. Le pompage d'un liquide exige très peu d'énergie mécanique comparativement à la compression d'un gaz
(air). En outre, la vaporisation de l'eau est réalisée en utilisant de la chaleur d'un faible niveau dans une opération d'humidification à plusieurs étages et à con-tre-courant.
L'air comprimé est refroidi durant la compression et avant son contact avec l'eau pour tirer un plein avantage de l'humidification à basse température de l'air comprimé, qui se produit par la suite. L'humidification en plusieurs étages permet à la température de l'air comprimé de suivre étroitement les températures du milieu chauffant, ce qui réduit au minimum les irréversibilités thermodynamiques.
Le procédé de la présente invention réduit donc la charge parasite de compression de l'air diluant et assure un cycle de production d'énergie thermiquement plus efficace. L'humidification de l'air comprimé mène également à une réduction des émissions d'oxyde d'azote, ce qui évidemment est un avantage important pour l'environnement. L'invention prévoit également les moyens pour humidifier l'air comprimé d'une manière efficace du point de vue thermodynamique, en utilisant un contact direct de l'air comprimé dans un saturateur, ce qui permet à l'air d'être humidifié avec de l'eau relativement froide et sans nécessité d'une chaudière à vapeur.
L'invention sera décrite plus complètement encore avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La Figure 1 est un diagramme dont il a été question précédemment. La Figure 2 est une représentation schématique du procédé de la présente invention utilisant un compresseur d'air à deux étages, accouplé axialement à une turbine.
Les Figures 3 et 4 sont des schémas concernant respectivement un système à étage unique et un système à plusieurs étages.
Si on se réfère à la Figure 2 des dessins, de l'air arrivant par une canalisation 1 est introduit dans le premier étage du compresseur d'air à deux éta-
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qui sont accouplés axialement en 4. L'air comprimé sortant du premier étage 2 par une canalisation 5 se trouve à une température d'environ 149 à 205[deg.]C et passe à travers l'échangeur de chaleur 6 où il subit un échange de chaleur avec l'eau passant par la canalisation 7. La température de l'air comprimé est ainsi réduite jusqu'à environ 4,5 à environ 121[deg.]C, normalement jusqu'à environ
21 à 60[deg.]C, et cet air comprimé est ensuite envoyé par la canalisation 8 au second étage 3 du compresseur d'air.
L'air comprimé sortant du compresseur d'air par la canalisation 10 se trouve à une température d'environ 149 à environ 205[deg.]C et passe à travers l'échangeur de chaleur 11 dans lequel il y subit un échange de chaleur avec l'eau passant par la canalisation 12. La température de l'air comprimé est ainsi réduite jusqu'à une valeur d'environ 4,5 à environ 121[deg.]C, normalement jusqu'à une valeur d'environ 46 à 66[deg.]C.
L'eau se trouvant dans la canalisation 7, après échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur 6, est introduite dans la section supérieure du saturateur
15 à une température d'environ 149 à environ 205[deg.]C. A l'intérieur du saturateur, l'air et l'eau sont mis en contact à contre-courant dans plusieurs étages, ce qui améliore le rendement thermodynamique. La pression de fonctionnement du saturateur est d'environ 1,378 MPa et la température d'eau, à cette pression, est d'environ
165,5[deg.]C. L'eau restant après la vaporisation est enlevée du bas du saturateur 15 par la canalisation 16 et pompée en 17, de préférence à travers un échangeur refroidi par air 18 et la canalisation 19, soit vers la canalisation 7 et l'échangeur de chaleur 6, soit vers la canalisation 13 et 12 jusqu'à l'échangeur-de chaleur 11, suivant les désirs.
L'air humidifié sort du saturateur 15 par la canalisation 20 sous forme d'air essentiellement saturé à environ 121[deg.]C et il est envoyé à travers l'unité de récupération de chaleur 21 en échange de chaleur avec l'échappement de la turbine 22 pour préchauffer l'air saturé avant son introduction dans la chambre de combustion 24. Le combustible destiné à la combustion est introduit par la canalisation 25 et le produit gazeux ayant subi la combustion sort par la canalisation 26 pour entraîner une turbine 22. La turbine est accouplée axialement en 4 au compresseur d'air et également à la génératrice 30 de production d'énergie électrique.
Bien que le compresseur, la turbine et la génératrice aient été .décrits et illustrés comme étant accouplés sur un seul axe, il sera évident que l'on peut utiliser d'autres agencements, comme le comprendront aisément les spécialistes en ce domaine.
A l'intérieur de l'unité de récupération de chaleur 21, l'échappement chaud provenant de la turbine à gaz passe en relation d'échange de chaleur avec de l'eau pour chauffer cette eau jusqu'à la température appropriée pour l'humidification à l'intérieur du saturateur 15. C'est ainsi que de l'eau passant par la canalisation 21 peut être prélevée pour aller à l'unité de récupération de chaleur de la façon illustrée. En outre, on peut évidemment ajouter aussi de l'eau de complément par la canalisation 32 et grâce à la pompe 33, ce qui est nécessaire pour entretenir la quantité d'eau nécessaire dans le système.
Les résultats améliorés obtenus par l'invention sont dus à l'effet synergique qui existe en raison du fait que l'on a un refroidissement entre étages et une humidification d'air à contre-courant et à plu-sieurs étages. Sans refroidissement entre étages, la température de l'air quittant le compresseur serait beaucoup plus élevée, aux environs de 315 à 427[deg.]C, et la chaleur récupérée de l'air comprimé chaud pour l'humidification serait alors à une température beaucoup trop élevée pour pouvoir être utilisée de la façon efficace pour l'humdificateur. Cette utilisation de chaleur d'un plus haut niveau, au lieu de la chaleur de bas niveau, introduit une irréversibilité importante et réduit de la sorte le rendement global du système.
Avec un refroidissement entre étages, par contre, la température de l'air quittant le compresseur est beaucoup plus basse, aux environs de 149 à 205[deg.]C, et la chaleur récupérée de cet air comprimé pour l'humidification constitue la chaleur de faible niveau qui est de la qualité préférée pour l'humidification. L'irréversibilité dans le système est ainsi réduite au minimum, ce qui a pour résultat un rendement global élevé pour le système, rendement qui est nettement plus élevé que celui de tout autre cycle d'énergie développé jusqu'à présent.
En outre, en refroidissant préalablement l'air comprimé avant qu'il entre dans l'humidificateur à contre-courant et à plusieurs étages, la température de l'eau quittant l'humidificateur est diminuée, ce qui permet de récupérer de la chaleur de faible niveau depuis les diverses sources, telles que le système de refroidissement intermédiaire et les gaz sortant du préchauffeur d'air humidifié (dans l'échappement de la turbine).
L'utilisation d'un humidificateur à contre-courant et à plusieurs étages permet l'apport de vapeur d'eau dans l'air comprimé d'une manière beaucoup plus efficace que ce n'est possible avec un appareil de contact à un seul étage. A titre d'exemple, on peut considérer le système à un seul étage de la Figure 3. L'ap-pareil de contact à un seul étage 100 (pression absolue de 1,378 MPa) reçoit 100 moles d'air par heure à 49[deg.]C par 101 et 4403 litres d'eau/heure à 138[deg.]C par 102. L'air humidifié sort par 103 à 118[deg.]C (0,04 litre de H20/litre d'air humidifié), de l'eau sortant par 104 à
118[deg.]C.
On peut considérer ces mêmes admissions d'eau et d'air à un appareil de contact à plusieurs étages suivant la Figure 4 (dans le cas en cause, il y a cinq étages).
L'air entre en 105 (100 moles d'air/heure) à 49[deg.]C et l'eau entre par 106 (4303 litre d'eau/heure à
138[deg.]C. L'air humidifié sort en 107 à 131,6[deg.]C (0,067 litre de H20/litre d'air humidifié), de l'eau sortant à
105[deg.]C par 108.
Il sera évident que le système à plusieurs étages offre des avantages importants du fait qu'il extrait 66820 W de chaleur en plus à partir de l'eau chaude pour atteindre 70% en plus d'humidification de l'air. Pour atteindre le même niveau d'humidification dans un seul étage, il faudrait ou bien augmenter la quantité d'eau de 4303 litres/heure jusqu'à 21562 litres/heure, ou bien augmenter la température de l'eau entrante de
138[deg.]C à 164,4[deg.]C et la température d'eau de sortie de
105[deg.]C à 131,6[deg.]C. L'ajoute d'étages supplémentaires permettrait des réductions encore plus grandes du débit ou de la température d'eau chaude d'entrée. A titre de variante de ce qui précède, l'eau quittant le système peut être extraite à une température plus basse. Les avantages pour le rendement du cycle seront évidents pour les spécialistes en ce domaine.
Le procédé de la présente invention peut être utilisé conjointement avec des installations de co-production, si on le désire, suivante lesquelles une partie de la chaleur de l'échappement de la turbine à gaz est utilisée pour produire de la vapeur d'eau par incorporation d'un serpentin à vapeur et de l'installation associée. De la sorte, comme le comprendront les spécialistes en ce domaine, le cycle de puissance ou énergie de la présente invention peut être utilisé à un degré plus élevé que d'autres cycles dans l'intégration à une installation produisant des quantités importantes de chaleur d'un faible niveau de température, telle qu'une installation de gazéification du charbon ou une installation géothermique, ou dans une installation utilisant des turbines de réchauffage, puisque l'humidification peut être atteinte à de telles basses températures.
Dans ce dernier cas, la première turbine fonctionnerait à une pression élevée à laquelle une expansion partielle se produirait, un combustible supplémentaire serait brûlé dans une seconde chambre de combustion, et les gaz chauds seraient détendus jusqu'au voisinage de la pression atmosphérique dans la seconde turbine.
Comme mentionné précédemment et comme cela apparaîtra de la decription précédente, le procédé de la présente invention élimine le cycle complet de vapeur d'eau qui comprendrait le turbo-générateur de vapeur, les collecteurs de vapeur, le condenseur par surface et les tours de réfrigération que l'on utilise dans le procédé cyclique combiné. Ceci mène évidemment à une réduction importante des investissements pour le procédé.
Un autre avantage majeur du présent procédé est une amélioration importante du rendement thermique. Une comparaison des rendements thermiques calculés et des consommations de chaleur pour des installations utilisant le présent procédé, avec les rendements calculés et les consommations de chaleur pour une installation traditionnelle à cycle combine est présentée par la Tableau I. Il est à noter que le rendement de l'installation à cycle combiné a plus d'influence sur les dimensions de l'installation en raison du cycle de vapeur associé. Les données publiées par la General Electric Company indiquent que le rendement pour le cycle combiné va d'environ 39,1% à 44,8% pour des installations allant de 70 MW à 600 MW.
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En considérant le tableau précédent, on verra que l'amélioration de rendement par rapport à une installation à cycle combiné est importante. Le cas d'une installation utilisant des turbines de réchauffage, dans laquelle on atteint un rendement de 53,5%, se situe dans la gamme des rendements pour les piles à combustible, en n'exigeant que des moyens mécaniques basés sur une technologie existante, plutôt que le développement de matières étrangères ou d'une nouvelle chimie. Avec des températures plus élevées de combustion dans les turbines à gaz, le rendement du procédé serait encore accru.
Dans le Tableau II, on présente une comparaison du nouveau procédé suivant l'invention avec d'autres-cycles.
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Comme cela apparaît du Tableau précédent, le rendement du cycle est nettement supérieure à celui de tout autre cycle.
On appréciera encore l'amélioration du rendement thermique de la façon suivante. Dans une installation de production d'énergie de 500 MW, avec un cycle combiné, le combustible nécessaire
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Avec le cycle amélioré, le combustible nécessaire
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De ce fait, les économies en combustible avec le cycle de puissance amélioré
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Ceci correspond à une économie annuelle (à un coût de
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Le procédé de la présente invention peut également être utilisé pour convertir une chaleur de faible niveau provenant d'une autre installation, telle qu'une installation de gazéification ou une raffinerie en énergie mécanique ou en énergie électrique, avec un rendement beaucoup plus élevé que par d'autres méthodes. Le combustible utilisé dans le moteur à gaz sert à améliorer la chaleur de faible niveau récupérée. C'est ainsi que, par exemple, lorsque la chaleur de faible niveau récupérée par préchauffage de l'eau de circulation de l'humidificateur, de l'ordre de 149 à 60[deg.]C au départ d'une installation de gazéification est convertie en énergie électrique, le rendement effectif de conversion atteint environ 30%.
Le rendement thermique du procédé de la présente invention a également été comparé avec le rendement du procédé sans le système de refroidissement intermédiaire 6 pour démontrer l'importance du refroidissement intermédiaire dans l'amélioration du rendement. On a constaté que dans ce cas le rendement thermique n'est que de 45%, ce qui est une diminution significative. En outre, le rendement thermique a été calculé en omettant le système de refroidissement postérieur 11 dans le procédé et on a constaté que le rendement est légèrement inférieur, c'est-à-dire d'environ 48%.
De la sorte, bien que l'appareil de refroidissement postérieur soit- utile pour réduire encore la température de l'air comprimé avant l'humidification par rapport à ce que l'on peut atteindre en utilisant le système de refroidissement intermédiaire seul, et dans les cas où le procédé amélioré de l'invention est intégré à une autre installation, telle qu'une raffinerie ou une gazéification de charbon, comme le comprendront les spécialistes en ce domaine, ce système de refroidissement postérieur apporte une valeur déterminée, en augmentant d'environ 1% le rendement du cycle.
Toutefois, son utilisation n'est pas absolument nécessaire et ce système peut être omis du procédé de l'invention, si on le désire, en considérant le choix entre la chute de pression supplémentaire dans le système de refroidissement postérieur et l'augmentation de la quantité de chaleur récupérée.
La norme d'efficacité de conversion d'une telle chaleur de faible niveau peut être calculée suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique no.4.085.591, suivant lequel un gaz sous pression, par exemple de l'air, est humidifié dans une chambre de pulvérisation et détendu à travers une turbine à gaz pour tirer parti du volume spécifique plus élevé d'air humidifié. Le rendement résultant avec ce système est inférieur à 5%. En outre, il y a un certain nombre de désavantages inhérents. Pour produire des quantités appréciables d'énergie, il faut une très grande installation puisque la pression du système est limitative. Ce système ne peut pas "améliorer" l'énergie de faible niveau récupérée puisqu'il ne peut pas être utilisé conjointement à un moteur à gaz.
On comprendra de la description précédente que, avec une humidification à contre-courant et à plusieurs étages, de l'énergie chimique ou une chaleur de faible niveau complétée par de l'énergie chimique peut être-convertie en énergie mécanique ou en énergie électrique à un rendement très élevé. On comprendra également que des avantages importants pour l'environnement résulteront du procédé de la présente invention, notamment la conservation des ressources en énergie et la réduction de la pollution thermique du fait du rendement plus élevé, une réduction de la consommation d'eau, en particulier comparativement au cycle combiné ou au cycle à injection de vapeur, et une réduction des émissions d'oxydes d'azote.
Avec les installations à cycle combiné, la vapeur doit être injectée dans la chambre de combustion pour réduire de telles émissions, ce qui à son tour mène à une diminution du rendement, ce qui est par contre surmonté par la présente invention.
A la lumière de la description précédente, certaines variations et modifications du procédé de la présente invention pourront être évidentes pour les spécialistes en ce domaine. C'est ainsi que, par exemple, on peut utiliser une série de systèmes de refroidissement intermédiaire, ainsi que plus de deux étages de compression d'air. En outre, l'air d'admission au compresseur peut être refroidi en utilisant un système de réfrigération pour améliorer à la fois le rendement et la capacité du système. L'air quittant le système de refroidissement intermédiaire peut également être refroidi encore en utilisant le système de réfrigération et l'eau du saturateur peut aussi être préalablement refroidie, en utilisant un système de réfrigération, avant de pénétrer dans le système de refroidissement intermédiaire.
En outre, on peut utiliser des saturateurs de conception autres que celui illustré, par exemple une conception suivant laquelle l'eau serait introduite en plusieurs endroits.
En conséquence, il doit être entendu que de telles modifications et variantes doivent être considérées comme restant dans le cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de production d'énergie en utilisant une turbine à gaz, comprenant l'humidification d'air comprimé au cours d'une circulation à contre-courant et à plusieurs étages avant la combustion, pour fournir de la vapeur d'eau à titre de diluant thermique pour la combustion dans cette turbine, cette eau se trouvant à une température inférieure à son point d'ébullition à la pression opératoire lorsqu'elle est en contact avec l'air comprimé susdit, celui-ci étant amené à passer en relation d'échange de chaleur avec l'eau avant l'humidification, de manière que la température de l'eau soit augmentée et que la température du gaz comprimé soit diminuée.